Обработка результатов измерений

1. Вычислив соответствующие величины, заполните таблицу 14.1.

2. По данным таблицы 14.1 постройте график зависимости I_эфот величины 2·C5U_эф. Из выражения (14.14) следует, что графиком указанной зависимости будет прямая, проходящая через начало координат, с угловым коэффициентом, численно равным значениюf. Построив указанный график, вычислите значениеfгеометрически.

3. Используя полученное значение f, вычислите необходимые величины и заполните таблицы 14.2, 14.3.

4. По данным таблицы 14.2 постройте график зависимости тока I_эфот величины 2·fU_эф. Угловой коэффициент полученной прямой численно равен значению неизвестной ёмкости С4. Аналогично пункту 2 по данным построенного графика определите значение С4.

5. Вычислите аналитически значения C4 для каждого опыта иC4_ср.

6. Вычислите погрешности измерений, используя результаты п.5 (см. формулу (14.17)).

Формулы для определения абсолютной и относительной погрешностей С4:

и, (14.17)

где C4_i– одно из экспериментальных значений,

C4_ср– среднее значение емкости,

N– число проведенных измерений.

7. По данным таблицы 14.3 определите экспериментальное значение ёмкости комбинированного соединения конденсаторов С1, С2 , С3. Порядок расчета такой же, как и в пункте 2.

8. Зная ёмкости каждого конденсатора и схему их включения (эти данные указаны на лабораторном макете) по формулам (14.4) и (14.5) вычислите теоретическое значение ёмкости комбинированного соединения.

9. Сравните полученные экспериментальное и теоретическое значения ёмкости комбинированного соединения и определите погрешности измерения по формулам:

и

10. Вычислив соответствующие величины, заполните таблицу 14.4.

11. По данным таблицы 14.4 постройте график, откладывая по оси абсцисс f (Г_ц), а по оси ординат величину I_эф/2U_эф (Ом^-1). Из формулы (14.15) видно, что графиком указанной зависимости будет прямая, проходящая через начало координат с угловым коэффициентом численно равным значению С4. Геометрически и аналитически вычислите значение С4.

12. Вычислите погрешности измерений (см. формулу (14.17)).

13. Сравните С4_ср(1), полученное в п.4 и С4_ср(2), полученное в п.11:. ЗначениеКне должно превышать максимальную относительную погрешность из рассчитанных в п.6 и п.12. Если в указанных пределах результаты вычисления С4 совпадают, это означает что измерения и расчеты выполнены правильно. Одновременно экспериментально подтверждается зависимость реактивного сопротивления конденсатора от частоты тока.

Контрольные вопросы

1. Конденсатор. Объясните устройство конденсатора, его назначение.

2. Какие типы (по конструктивным особенностям) конденсаторов применяются в технике? Как устроен конденсатор переменной емкости?

3. В чем отличие реального конденсатора от идеального?

4. Что такое эффективное значение тока (напряжения)?

5. Объясните понятия: ток смещения, полный ток.

6. Что называется электрической ёмкостью проводника и от чего она зависит?

7. Электрическая емкость конденсатора. Как эта величина зависит от конструктивных особенностей конденсатора? Приведите примеры.

8. Зависит ли емкость конденсатора от электрического заряда, накопленного на его обкладках?

9. Диэлектрическая проницаемость среды. Как влияет эта характеристика на величину электрической емкости конденсатора?

10. Сформулируйте закон Ома для цепи, содержащей конденсатор.

11. Что называется реактивным сопротивлением цепи?

12. Какие виды сопротивлений различают в цепи переменного тока?

13. Как в принципе можно экспериментально доказать существование сдвига фаз между током и напряжением?

14. Как будет изменяться ёмкость конденсатора при увеличении разности потенциалов на его обкладках?

15. Выведите расчетную формулу (14.16).

16. Энергия заряженного конденсатора. Выведите формулу для плотности энергии плоского конденсатора. От чего она зависит?

17. Какое явление называют пробоем конденсатора? Насколько это опасно для прибора? Какая величина характеризует это явление?

18. Приведите формулу для вычисления емкости батареи конденсаторов, в которой использовано последовательное (параллельное или смешанное) соединение.

19. В каких случаях целесообразно применять параллельное или последовательное соединения конденсаторов? В чем преимущества и недостатки каждого их этих соединений?

20. От каких величин зависит амплитуда переменного тока, протекающего через конденсатор?